[发明专利]基于变界分段能平衡的软测量方法、多功能湿蒸汽测针及湿蒸汽吸热量测控装置

权利要求书

1.一种基于变界分段能平衡的软测量方法，其特征是：湿饱和蒸汽通过螺旋形等截面汽道而被连续加热自发增容变为过热蒸汽，整个加热过程机理由下述方程组定量描述：

过热段焓平衡：

                                                                                     (1)

蒸发段焓平衡：

                                           (2)

加热过程热量平衡：

过热段：                           (3)

    蒸发段：                          (4)

变界结构参数方程：

                                            (5)

其中， 多功能湿蒸汽测针外壁管所布置的插入式温度传感器之间的间距、单位长度电加热棒加热功率，在运行中为已知量，入口湿饱和蒸汽温度、出口过热蒸汽温度和出口过热蒸汽压力为在线测得，相应的出口过热蒸汽焓由水蒸气表确定，将式(1)、式(2)、式(3)、式(4)和式(5)联立求解得：

                                 (6)

    将式(1)、式(2)、(3)、式(4)、式(5)和式(6)求解过程编程输入工控机，只要在线测得入口湿饱和蒸汽温度、出口过热蒸汽温度和出口过热蒸汽压力，多功能湿蒸汽测针即可在线自动完成湿度的检测，其中，为入口湿饱和蒸汽压力，为入口饱和水焓，为入口饱和蒸汽焓，为干饱和蒸汽焓，为入口湿饱和蒸汽焓， 为蒸发段易测加热长度，为过热段易测加热长度，为蒸发段待定加热长度，为过热段待定加热长度，为每一微分小区段内的蒸汽定压比热，为每一微分小区段内的温差，为质量流量。

2.  根据权利要求1所述的基于变界分段能平衡的软测量方法，其特征是：校验方法分别为，

   (Ⅰ) 干饱和蒸汽焓的校验：

根据所述式(1)过热段焓平衡确定干饱和蒸汽焓，与入口湿饱和蒸汽温度对应的水蒸汽表所列的查表干饱和蒸汽焓为准进行对比校验；

   (Ⅱ) 多功能湿蒸汽测针入口湿饱和蒸汽焓与湿度的校验：

将基于变界分段能平衡的软测量方法模型解出的入口湿饱和蒸汽焓和湿度分别带入入口湿饱和蒸汽温度温度下的湿蒸汽焓方程的等号左右，检验等号左右数值，其相对误差≤2%；

   (Ⅲ) 流经多功能湿蒸汽测针的质量流量的校验：

以多功能湿蒸汽测针动态模型试验台的称重法所测质量流量为准，校验的准确度。

3. 一种基于变界分段能平衡的多功能湿蒸汽测针，其特征是：它包括电加热棒(10)，带有均匀等螺距的外凸螺旋肋(5)的电加热棒套管(29)，多功能湿蒸汽测针外壁管(4)，前传感器座(6)和后传感器座(7)，所述的电加热棒(10)与电加热棒套管(29)的内腔以过盈配合连接，电加热棒套管(29)上的均匀等螺距外凸螺旋肋(5)的顶端面与多功能湿蒸汽测针外壁管(4)的内壁以过盈配合连接，多功能湿蒸汽测针外壁管(4)的入口和前传感器座(6)以过盈配合连接，多功能湿蒸汽测针外壁管(4)的出口与后传感器座(7)以过盈配合连接，所述的多功能湿蒸汽测针(3)整体放置于湿蒸汽吸热量测控装置(28)内，湿蒸汽吸热量测控装置(28)嵌入多外套筒顶部(1)和外套筒法兰盖(8)的凹槽中固定，湿蒸汽吸热量测控装置(28)和多功能湿蒸汽测针(3)再一起由外套筒顶部(1)，外套筒法兰盖(8)和外套筒法兰盘(9)压紧固定。

4.根据权利要求3所述的一种基于变界分段能平衡的多功能湿蒸汽测针，其特征是：所述的均匀等螺距的外凸螺旋肋(5)的螺距为50-80mm。

5.根据权利要求3所述的一种基于变界分段能平衡的多功能湿蒸汽测针，其特征是：所述的多功能湿蒸汽测针外壁管(4)沿待测湿蒸汽流动的轴线方向由入口往出口方向依次等间距旋转设置九个插入式温度传感器(12)，每个均匀等螺距的外凸螺旋肋(5)的螺距距离内平均布置三个插入式温度传感器(12)，每旋转120^°布置一个。